DE19604289C2

DE19604289C2 - Micromixer

Info

Publication number: DE19604289C2
Application number: DE19604289A
Authority: DE
Inventors: Ulrik Darling Larsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: BMC Ventures AS
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: US6241379B1; EP0873179B1; WO1997028894A1; JP2000503894A; AU1718397A; EP0873179A1; JP3634868B2; DE19604289A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikromischer zum Vermi schen zweier Fluide mit einer Mischkammer, die mit ei ner ersten Eingangskanalanordnung zur Zuführung des ersten Fluid und mit einer zweiten Eingangskanalanord nung zur Zuführung des zweiten Fluids verbunden ist.The invention relates to a micromixer for vermi two fluids with a mixing chamber, the egg ner first input channel arrangement for feeding the first fluid and with a second input channel arrangement voltage for supplying the second fluid is connected.

Ein derartiger Mikromischer ist aus WO 95/30 476 be kannt. Hierbei sind die beiden Eingangskanalanordnungen durch Mikrokanäle gebildet, die die beiden Fluide in räumlich getrennte Fluidfäden aufteilen, die anschlie ßend in einen gemeinsamen Misch- und Reaktionsraum aus treten. Dort bilden sie Freistrahlen. Die Freistrahlen unterschiedlicher Fluide sind einander benachbart an geordnet, so daß sich die Fluide durch Diffusion und/ oder Turbulenz miteinander vermischen können. Die Mi krokanäle sind in plattenartigen, übereinander ge schichteten Elementen untergebracht, wobei die Kanäle schräg zur Mischerlängsachse verlaufen und sich die Kanäle benachbarter Elemente berührungslos kreuzen.Such a micromixer is known from WO 95/30 476 knows. Here are the two input channel arrangements formed by microchannels that the two fluids in Partition spatially separated fluid threads, which then eating in a common mixing and reaction room to step. There they form free jets. The free rays different fluids are adjacent to each other ordered so that the fluids are diffused and / or can mix turbulence with each other. The Wed Cro-channels are in plate-like, one above the other layered elements housed, the channels run at an angle to the longitudinal axis of the mixer and the Cross channels of adjacent elements without contact.

CH 581 493 A5 zeigt ein Mischverfahren zum Mischen von Medien sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Ver fahrens, bei dem ein Strömungskanal mehrere Abschnitte aufweist, die sich in Strömungsrichtung vergrößern. Im Bereich der Vergrößerung ist eine Einspeisungseinrich tung für ein zweites Fluid angeordnet. Durch die Quer schnittsvergrößerung entsteht eine turbulente Zone, in der sich das zweite Fluid mit dem ersten Fluid vermi schen soll. Die Einspeisung kann auch unmittelbar hin ter der Stufe erfolgen, die die Durchmesservergrößerung bewirkt. Anstelle einer Durchmesservergrößerung kann auch eine Blende oder Düse in den Strömungskanal einge setzt werden, hinter der sich dann ebenfalls eine tur bulente Zone bilden kann.CH 581 493 A5 shows a mixing process for mixing Media and a device for performing the Ver driving, in which a flow channel has several sections has that enlarge in the direction of flow. in the The area of enlargement is an infeed unit device arranged for a second fluid. Through the cross enlargement creates a turbulent zone, in which mixes the second fluid with the first fluid should. The feed can also go immediately ter the stage that increase the diameter causes. Instead of an increase in diameter also an orifice or nozzle inserted into the flow channel behind which there is also a door bulent zone can form.

Mikromischer dieser Art gewinnen auf dem Gebiet der chemischen Analysen eine zunehmende Bedeutung. Sie ha ben den Vorteil, daß nur sehr kleine Mengen von zu un tersuchenden Flüssigkeiten oder Gasen und entsprechend kleine Mengen von Reagenzien benötigt werden, um eine entsprechende Analyse durchzuführen. Hierbei muß das zu untersuchende Fluid und das Reagenz miteinander ge mischt werden, um eine gewünschte Reaktion zu bewirken. Anhand des Reaktionsprodukts kann dann das gewünschte Analysenergebnis quantitativ oder qualitativ festge stellt werden. Man kann auch Zellen, beispielsweise Blutzellen, oder Granulate auf diese Weise mit Fluiden oder Reagenzien mischen.Micromixers of this type win in the field of chemical analysis is becoming increasingly important. You ha ben the advantage that only very small amounts of un liquids or gases and accordingly small amounts of reagents are needed to make one carry out appropriate analysis. Here it has to investigating fluid and the reagent ge together are mixed to effect a desired reaction. The desired product can then be used based on the reaction product Analysis result quantitatively or qualitatively determined be put. You can also use cells, for example Blood cells, or granules in this way with fluids or mix reagents.

Mikromischer können auch als Mikroreaktoren verwendet werden. Beispielsweise können zwei Gase gemischt wer den, die für sich ungiftig sind, bei einem Mischprozeß aber hochgiftig werden. Wenn man dies auf ein kleines Volumen beschränkt, kommt man mit etwas abgeschwächten Sicherheitsmaßnahmen aus gegenüber einem größeren Mischer, bei dem ein entsprechend größeres giftiges Gasvolumen erzeugt wird.Micromixers can also be used as microreactors will. For example, two gases can be mixed those who are nontoxic in a mixed process but become highly toxic. If you put this on a small one Limited volume, one comes with a little bit weakened Security measures out against a larger one Mixer in which a correspondingly larger toxic Volume of gas is generated.

Bei den kleinen Volumina, die der Mischkammer zugeführt werden, ist es aber relativ schwierig, eine entspre chende Durchmischung der Fluide durch Verwirbelung zu erzielen. Wenn man sich aber auf eine Durchmischung beschränkt, die von Diffusionsvorgängen dominiert wird, ist es wichtig, daß man die Diffusion durch das ent sprechende Einleiten der unterschiedlichen Fluide in die Mischkammer gezielt beeinflussen kann.With the small volumes fed to the mixing chamber but it is relatively difficult to find one appropriate mixing of the fluids by swirling achieve. But if you are looking for a mix limited, which is dominated by diffusion processes, it is important that the diffusion through the ent speaking introduction of the different fluids into can specifically influence the mixing chamber.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein schnelles und vorherbestimmbares Mischen von Fluiden zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object fast and predictable mixing of fluids enable.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikromischer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mischkammer eine Wand aufweist, entlang welcher im Betrieb das erste Fluid nach Zuführung in die Mischkammer strömt, daß die zweite Kanalanordnung über mindestens eine Öffnung in der Wand mündet, daß ein Vorsprung an der Wand im Be reich der Öffnung in die Mischkammer hineinragt und daß das erste Fluid außen um den Vorsprung herumfließt und eine Grenzfläche mit dem zweiten Fluid ausbildet, durch die hindurch Mischung durch Diffusion erfolgt.This task is the beginning of a micromixer mentioned type in that the mixing chamber a Wall, along which the first in operation Fluid after supply into the mixing chamber flows that the second channel arrangement via at least one opening in the wall opens that a projection on the wall in the loading extends into the opening of the mixing chamber and that the first fluid flows around the outside of the projection and forms an interface with the second fluid which is mixed by diffusion.

Durch den Vorsprung wird die Strömung gestört. Das Fluid aus der ersten Eingangskanalanordnung, die durch aus mehrere Eingangskanäle aufweisen kann, muß um den Vorsprung herum fließen. Wenn nun das Fluid aus der zweiten Eingangskanalanordnung genau in diesem Bereich in die Mischkammer eingespeist wird, kann es sich senk recht zur Wand wesentlich besser in die Tiefe der Mischkammer ausbreiten als ohne Störung durch den Vor sprung. Dies ist ohne weiteres ersichtlich, wenn der Vorsprung in Strömungsrichtung vor der Öffnung liegt. Dann liegt die Öffnung sozusagen im Windschatten des Vorsprungs. Ein Fluid, das von der zweiten Ein gangskanalanordnung durch die Öffnung in der Wand in die Mischkammer eintritt, kann sich dann, geschützt durch den Vorsprung, zunächst einmal in der Mischkammer etwas ausbreiten, bevor es mit dem Fluid in Kontakt kommt, das von der ersten Eingangskanalanordnung in Strömungsrichtung zugeführt wird. Dadurch wird ermög licht, daß sich die beiden Fluide in vorteilhafter Wei se aneinander anlegen. Entlang der so gebildeten Grenz schicht kann dann eine Diffusion erfolgen, durch die die Mischung zwischen den beiden Fluiden, beispielswei se einer Probe und einem Reagenz, bewirkt wird. Man erreicht aber erstaunlicherweise immer noch brauchbare Ergebnisse, wenn der Vorsprung in Strömungsrichtung hinter der Öffnung angeordnet ist.The flow is disturbed by the projection. The Fluid from the first input channel assembly that passes through can have multiple input channels, must be around the Flow around the ledge. If now the fluid from the second input channel arrangement exactly in this area is fed into the mixing chamber, it can sink right to the wall much better in depth Spread out mixing chamber as without interference from the fore Leap. This is readily apparent when the Projection in the direction of flow in front of the opening lies. Then the opening is in the slipstream, so to speak of the lead. A fluid from the second one through the opening in the wall in the mixing chamber can then be protected through the projection, first of all in the mixing chamber Spread something out before it contacts the fluid comes in from the first input channel arrangement Flow direction is supplied. This enables light that the two fluids in an advantageous Wei put them together. Along the border thus formed Diffusion can then occur through the layer the mixture between the two fluids, for example a sample and a reagent. Man but surprisingly still achieves usable Results when the projection is in the flow direction is arranged behind the opening.

Vorzugsweise steht der Vorsprung im wesentlichen senk recht auf der Wand. Dies erleichtert die Fertigung. Es müssen keine Hinterschneidungen oder andere schwierig herzustellende Konturen gebildet werden. Der Ausdruck "senkrecht" soll hier allerdings nur das technisch machbare ausdrücken. Bei einigen Ätzverfahren ist es nahezu unmöglich, wirklich senkrechte Wände zu erzeu gen.The projection is preferably substantially lower right on the wall. This simplifies production. It do not have any undercuts or other difficult contours to be produced are formed. The expression "Vertical" is only supposed to be technical here express feasible. With some etching processes it is almost impossible to create really vertical walls gene.

Auch ist von Vorteil, wenn sich der Vorsprung bis zu einer der Wand gegenüberliegenden Deckwand erstreckt. Damit ergibt sich zum einen eine sehr gute Abschattung der Öffnung, so daß der Eintritt des Fluids aus der zweiten Eingangskanalanordnung in die Mischkammer ge schützt ist. Zum anderen wird eine gezielte Ausbildung der Grenzschicht zwischen den beiden Fluiden im wesent lichen senkrecht zu der Wand, die die Öffnung aufweist, bewirkt. Damit ergibt sich eine gezielte Schichtung der Fluide in der Mischkammer mit einer entsprechend gut kontrollierbaren Mischung durch Diffusion.It is also an advantage if the lead is up to a top wall opposite the wall extends. On the one hand, this results in very good shading the opening so that the fluid enters from the second input channel arrangement into the mixing chamber protects. The other is targeted training the boundary layer between the two fluids essentially lichen perpendicular to the wall that has the opening, causes. This results in a targeted stratification of the Fluids in the mixing chamber with a correspondingly good controllable mixture by diffusion.

Vorteilhafterweise ist der Vorsprung zumindest mit ei nem Teil seiner Erstreckung in einem Bereich in Strö mungsrichtung vor der Öffnung angeordnet. Damit erzielt man bereits in einem Bereich vor der Öffnung definierte Strömungsverhältnisse für das Fluid aus der ersten Ein gangskanalanordnung bzw. für das Fluid aus der zweiten Eingangskanalanordnung, je nachdem, ob der Vorsprung die Öffnung windschattenmäßig abdeckt oder nicht.The projection is advantageously at least with egg part of its extension in an area in Strö direction in front of the opening. So achieved was already defined in an area before the opening Flow conditions for the fluid from the first one gangway arrangement or for the fluid from the second Input channel arrangement, depending on whether the protrusion or not covering the opening in the slipstream.

Besonders bevorzugt ist, wenn der Vorsprung U-förmig mit zwei Schenkeln ausgebildet ist, wobei die Öffnung im Bereich einer Verbindung der beiden Schenkel ange ordnet ist. Damit kann das Fluid durch die Öffnung in die Mischkammer fließen und sich zunächst einmal zwi schen den beiden Schenkeln des U ausbreiten, bevor es mit dem Fluid aus der ersten Eingangskanalanordnung in Berührung kommt. Man erreicht hierdurch eine schicht artige Strömung des Fluids aus der zweiten Eingangska nalanordnung, an die sich das Fluid aus der ersten Ein gangskanalanordnung von beiden Seiten anlagert oder anlaminiert. Diesen geschichteten Aufbau erreicht man, ohne daß man eine komplizierte Kanalführung in die dritte Dimension vornehmen muß. Im allgemeinen reicht es aus, wenn die Fluide in einer Ebene geführt werden, wenn man davon absieht, daß die Öffnung natürlich einen Schritt in eine andere Ebene bedingt.It is particularly preferred if the projection is U-shaped is formed with two legs, the opening in the area of a connection between the two legs is arranged. This allows the fluid to flow in through the opening the mixing chamber flow and first of all between spread out the two legs of the U before it with the fluid from the first input channel arrangement in Touch comes. This creates a layer like flow of the fluid from the second inlet nalanordnung to which the fluid from the first Ein duct channel arrangement from both sides or laminated. This layered structure is achieved without a complicated channeling in the third dimension must make. Generally enough it out if the fluids are guided in one plane if you ignore the fact that the opening of course Conditional step to another level.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Schenkel eine Länge aufweisen, die ein Mehrfaches des Abstands zwi schen den Schenkeln oder der Höhe des Vorsprungs be trägt. In diesem Fall erreicht man am Ausgang des U eine mit hoher Güte laminar ausgebildete flächige Strö mung des Fluids aus der zweiten Eingangskanalanordnung, an das sich eine ebenfalls laminar ausgebildete Strö mung des Fluids aus der ersten Eingangskanalanordnung anschließen kann. Es ergibt sich hierdurch eine ausge zeichnete Schichtung der Fluide, wobei sich dann, wenn der Vorsprung auf beiden Seiten umspült wird, ein An lagern des ersten Fluids, d. h. des Fluids aus der er sten Kanalanordnung, an das zweite Fluid, d. h. dem Fluid aus der zweiten Kanalanordnung, von beiden Seiten ergibt. Damit entstehen zwei Grenzflächen und dement sprechend die doppelte Diffusionsfläche. Zusätzlich werden die Diffusionslängen verkürzt, weil die einzel nen Moleküle nur noch die Hälfte ihres Weges zurückle gen müssen, um in das jeweils andere Fluid vorzudrin gen, so daß man ein sehr schnelles Mischen der beiden Fluide erreichen kann, auch wenn der Mischvorgang nur oder hauptsächlich auf Diffusion beruht.It is particularly preferred that the legs have a Have length that is a multiple of the distance between the thighs or the height of the projection wearing. In this case you can reach the exit of the U a high-quality laminar flow the fluid from the second inlet channel arrangement, which is also a laminar flow tion of the fluid from the first input channel arrangement can connect. This results in an out recorded stratification of the fluids, where if the projection is washed around on both sides, an on storing the first fluid, i. H. of the fluid from which he most channel arrangement, to the second fluid, d. H. the Fluid from the second channel arrangement, from both sides results. This creates two interfaces and dementia speaking the double diffusion surface. In addition the diffusion lengths are shortened because the individual molecules only half their way back gen to advance into the other fluid gen, so that you can mix the two very quickly Fluids can reach even if the mixing process only or based mainly on diffusion.

Vorzugsweise sind die Schenkel flächig, insbesondere eben, ausgebildet und verlaufen parallel zueinander. Damit ergibt sich bereits kurz nach dem Einspeisen durch die Öffnung in die Mischkammer eine Strömungs schicht mit einem laminaren Aufbau, an die sich dann nach dem Verlassen des Zwischenraums zwischen den bei den Schenkeln des U von beiden Seiten Schichten des anderen Fluids anlaminieren können. Die Ausbildung ei ner derartigen Schicht wird auch dadurch verbessert, wenn die Öffnung etwa eine Breite hat, die dem Abstand der Schenkel entspricht. Dann kann nämlich der Zwi schenraum zwischen den beiden Schenkeln über seine ge samte Breite gleichmäßig und praktisch verwirbelungs frei gefüllt werden. Die Schenkel sind vorzugsweise eben. Sie können aber auch gekrümmt sein, wenn das Fluid aus der ersten Eingangskanalanordnung auf einem entsprechend gekrümmten Strömungsfad geführt ist. The legs are preferably flat, in particular flat, formed and run parallel to each other. This results shortly after the feed-in a flow through the opening into the mixing chamber layer with a laminar structure, which then adheres to after leaving the space between the at the legs of the U from both sides layers of the laminate other fluids. The training egg ner such layer is also improved by if the opening is about a width equal to the distance the thigh corresponds. Then the two can space between the two legs over his ge entire width evenly and practically swirling can be filled freely. The legs are preferred just. But they can also be curved if that Fluid from the first input channel arrangement on a is guided accordingly curved flow path.

In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Vorsprung V-förmig ausgebildet ist. Auch mit einer derartigen Ausbildung kann man erreichen, daß sich das Fluid aus der zweiten Eingangskanalanordnung, das durch die Öffnung in die Mischkammer eintritt, zu nächst in der Mischkammer ausbreiten kann, bevor es mit dem Fluid aus der ersten Eingangskanalanordnung in Be rührung kommt. Auch auf diese Weise läßt sich ein her vorragendes Aneinanderanlegen der beiden Fluide errei chen.In an alternative embodiment can be provided be that the projection is V-shaped. Also with such training you can achieve that the fluid flows out of the second input channel arrangement, that enters the mixing chamber through the opening next spread in the mixing chamber before using it the fluid from the first input channel arrangement in Be emotion comes. In this way, too excellent contact between the two fluids chen.

Vorteilhafterweise weist die Mischkammer einen Ausgang auf, dessen Breite in eine Richtung parallel zur Wand vermindert ist. Um eine möglichst schnelle Durch mischung zu erreichen, möchte man die einzelnen Schich ten der Fluide möglichst dünn machen. Allerdings lassen sich bei der Herstellung unbegrenzt dünne und vollstän dig senkrechte Wände des Vorsprungs nicht erzielen, insbesondere dann, wenn man <100< Silizium verwendet. Außerdem können Flüssigkeiten Partikel enthalten, die große Probleme verursachen können, wenn sie die Öffnung oder den Abstand zwischen den beiden Schenkeln ver stopfen. Aus diesem Grunde muß man beim Erzeugen der einzelnen Schichten größere Dicken in Kauf nehmen. Um diese Dicken zu vermindern, kann man aber den gesamten zsuammengesetzten Fluidstrom komprimieren, beispiels weise dadurch, daß man die Mischkammer zum Ausgang zu hin verkleinert. Damit erhöht sich die Strömungsge schwindigkeit. Gleichzeitig nehmen aber die Schicht dicken ab, so daß man eine bessere und schnellere Durchmischung auch durch Diffusion erhält.The mixing chamber advantageously has an outlet on, its width in a direction parallel to the wall is reduced. To get through as quickly as possible to achieve the mixture, you want the individual layers Make the fluids as thin as possible. However, leave unlimited thin and complete during manufacture do not reach vertical walls of the projection, especially if you use <100 <silicon. Liquids can also contain particles that can cause big problems when opening or ver the distance between the two legs Plug. For this reason, when creating the accept greater thicknesses for individual layers. Around to reduce these thicknesses, you can use the whole compress the composite fluid flow, for example indicate that by mixing the mixing chamber to the exit downsized. This increases the flow rate dizziness. At the same time, however, take the shift thicken off so that you get better and faster Mixing also obtained by diffusion.

Vorzugsweise ist ein Verhältnis der Geschwindigkeiten einer Strömung durch die Öffnung und einer Strömung aus der ersten Eingangskanalanordnung einstellbar. Damit lassen sich die Schichtdicken beeinflussen. Außerdem kann man erreichen, daß beide Fluide die gleiche Ge schwindigkeit haben, wenn sie aufeinander treffen. Auch dies verbessert die Schichtung und erleichtert damit die Ausbildung der Diffusionsflächen in einer Art und Weise, die die Diffusion fördert.A ratio of the speeds is preferred a flow through the opening and a flow the first input channel arrangement adjustable. In order to the layer thicknesses can be influenced. Furthermore can be achieved that both fluids have the same Ge have dizziness when they meet. Also this improves the layering and thus makes it easier the formation of the diffusion surfaces in a kind and Way that promotes diffusion.

Mit Vorteil sind mehrere Öffnungen in der Wand vorgese hen und jede Öffnung weist einen eigenen Vorsprung auf. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vielzahl von Schichtungen zu erhalten. Jede Öffnung erzeugt mit dem ihr zugeordneten Vorsprung eine eigene Flüssigkeits schicht in der Mischkammer, die im wesentlichen senk recht zu der Wand steht, in der die Öffnung angeordnet ist. Diese Vielzahl von Schichten können mit relativ einfachen Mitteln erzeugt werden.Advantageously, there are several openings in the wall hen and each opening has its own projection. In this way it is possible to have a variety of To get stratifications. Every opening creates with the its associated projection its own liquid layer in the mixing chamber that is essentially lower is right to the wall in which the opening is arranged is. This variety of layers can be used with relative simple means are generated.

Vorzugsweise sind die Öffnungen hierbei in Reihen an geordnet und quer zur Strömungsrichtung gegeneinander versetzt. Die Anordnung in Reihen erleichtert den Auf bau. Der Versatz in Strömungsrichtung quer zueinander ermöglicht es, daß sich eine Vielzahl von Schichten nebeneinander ausbilden, ohne daß die Vorsprünge zu dicht benachbart werden müssen.The openings are preferably in rows orderly and transversely to the flow direction against each other transferred. The arrangement in rows facilitates the opening construction. The offset in the direction of flow across each other allows a multitude of layers train side by side without the protrusions to must be closely adjacent.

Auch ist bevorzugt, daß die zweite Eingangskanalanord nung mehrere Anschlüsse aufweist, die mit verschiedenen Fluiden beschickbar sind, wobei jede Öffnung mit einem einzigen Anschluß verbunden ist. Über jede Öffnung wird also nur ein Fluid, genauer gesagt, ein Fluid einer bestimmten Art, zugeführt. Es lassen sich in der Misch kammer dann mehrere unterschiedliche Fluide gleichzei tig oder quasi gleichzeitig miteinander mischen, was eine Analyse vereinfachen kann, wenn hierzu mehrere Reagenzien notwendig sind. It is also preferred that the second input channel arrangement voltage has several connections with different Fluids can be loaded, each opening with a single connector is connected. Over every opening So only one fluid, more precisely, one fluid certain type. It can be mixed then chamber several different fluids at the same time Mix or quasi at the same time what can simplify an analysis if more than one Reagents are necessary.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwischen benachbarten Vorsprüngen und zwischen Vor sprüngen und einer Seitenwand der Mischkammer Strö mungspfade ausgebildet sind, die unter einem vorbe stimmten Winkel zu einer Verbindung zwischen der ersten Eingangskanalanordnung und dem Ausgang ausgerichtet sind. Der Winkel ist vorzugsweise größer als 0° und kleiner als 90°. Auch mit dieser Maßnahme lassen sich die Schichtdicken der einzelnen Fluide verkleinern. Die Fluide werden zunächst durch die Strömungspfade (für das erste Fluid) bzw. die Vorsprünge (für das zweite Fluid) geführt, wobei sie parallel zueinander sind. Unmittelbar nach dem Aufeinandertreffen dieser beiden Fluide wird der dann kombinierte Fluidstrom abgebogen und damit auch dünner. Die Dicke läßt sich durch die Wahl des Winkels beeinflussen. Je näher der Winkel an den Wert 90° herankommt, desto dünner werden die Schichten. Allerdings darf der Winkel auch nicht zu steil werden, weil dann die Gefahr besteht, daß die Strömung beim Umlenken abreißt.In a preferred embodiment it is provided that between adjacent protrusions and between protrusions jump and a side wall of the mixing chamber Strö mung paths are formed under a vorbe agreed angles to a connection between the first Input channel arrangement and the output aligned are. The angle is preferably greater than 0 ° and less than 90 °. This measure can also be used reduce the layer thicknesses of the individual fluids. The Fluids are initially through the flow paths (for the first fluid) or the projections (for the second Fluid) guided, wherein they are parallel to each other. Immediately after these two meet The combined fluid flow is then bent fluidly and therefore also thinner. The thickness can be determined by the Affect choice of angle. The closer the angle is the value approaches 90 °, the thinner they become Layers. However, the angle must not be too become steep, because then there is a risk that the Flow breaks off when turning.

Vorzugsweise weisen die der Seitenwand der Mischkammer am dichtesten benachbarten Vorsprünge zu dieser Seiten wand einen kleineren Abstand als zu benachbarten Vor sprüngen auf. Damit lassen sich an den Rändern des kom binierten Fluidstromes dünnere Fluiddicken erzeugen. Diese haben dann beispielsweise die Hälfte der Dicke wie Fluidschichten des gleichen Fluids im Innern der Mischkammer. Die Diffusionslängen in diesem Fluid wer den dann über die gesamte Mischkammer konstant gehal ten. Bei den Schichten im Innern der Mischkammer kann die Diffusion nämlich von zwei Seiten her erfolgen, so daß die einzelnen Moleküle statistisch gesehen nur den halben Weg zurücklegen müssen. Bei den Schichten am Rand entfällt diese Möglichkeit. Des wegen wird hier die halbe Dicke gewählt. Damit läßt sich bereits nach kurzer Zeit ein Gleichgewichtszustand erreichen, bei dem eine gute Durchmischung hauptsächlich durch Diffu sion erfolgt ist.Preferably, they have the side wall of the mixing chamber closest protrusions to this side turned a smaller distance than to the neighboring front jump on. It can be used on the edges of the com Binary fluid flow produce thinner fluid thicknesses. These are then half the thickness, for example like fluid layers of the same fluid inside the Mixing chamber. The diffusion lengths in this fluid which is then kept constant over the entire mixing chamber The layers inside the mixing chamber can the diffusion takes place from two sides, see above that the individual molecules are statistically only the half way to go. In the layers on Rand does not have this option. That's why here chosen half the thickness. This can already be eased reach a state of equilibrium in a short time, at a good mixing mainly by diffusion sion has taken place.

Vorzugsweise ist die zweite Eingangskanalanordnung bis zu der Öffnung im wesentlichen parallel zur ersten Ein gangskanalanordnung ausgerichtet. Man erhält hier im wesentlichen gleiche Druckverluste für die beiden Flui de, die in den beiden Eingangskanalanordnungen herange führt werden. Dies erleichtert die Mischung der Fluide und das Steuern des Mischvorgangs.The second input channel arrangement is preferably up to to the opening substantially parallel to the first one gear channel arrangement aligned. You get here in substantially identical pressure drops for the two fluids de, which is used in the two input channel arrangements leads. This facilitates the mixing of the fluids and controlling the mixing process.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The invention is based on preferred in the following Embodiments in connection with the drawing described. Show here:

Fig. 1 einen Mikromischer, teilweise im Schnitt, Fig. 1 is a micro-mixer, partly in section,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Strömungsli nien, Fig. 2 is a schematic representation of Strömungsli Britain,

Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung eines Mikromischers, Fig. 3 shows a second embodiment of a micro-mixer,

Fig. 4 eine dritte Ausgestaltung eines Mikromischers, Fig. 4 shows a third embodiment of a micro-mixer,

Fig. 5 eine vierte Ausgestaltung eines Mikromischers und Fig. 5 shows a fourth embodiment of a micro mixer and

Fig. 6 eine schematische Darstellung von Strömungen in dem Mikromischer nach Fig. 5. FIG. 6 shows a schematic representation of flows in the micromixer according to FIG. 5.

Zur Darstellung einiger grundlegender Elemente eines Mikromischers wird zunächst auf Fig. 4 Bezug genommen. Der dort dargestellte Mischer weist einen ersten Ein gang 2 auf, über den ein erstes Fluid, beispielsweise eine Flüssigkeit, einer Mischkammer 3 zugeführt wird. Die Mischkammer 3 weist einen Ausgang 4 auf, durch den das Fluid, das in der Mischkammer 3 mit einem zweiten Fluid gemischt worden ist, die Mischkammer 3 verlassen kann. In der Mischkammer sind eine Vielzahl von einzel nen Mischstellen 5 vorgesehen, von denen jede einzelne als Mikromischer verwendet werden kann. Der nähere Auf bau einer derartigen Mischstelle 5 ist in Fig. 1 sche matisch erläutert.To illustrate some basic elements of a micromixer, reference is first made to FIG. 4. The mixer shown there has a first input 2 , via which a first fluid, for example a liquid, is fed to a mixing chamber 3 . The mixing chamber 3 has an outlet 4 through which the fluid which has been mixed in the mixing chamber 3 with a second fluid can leave the mixing chamber 3 . A large number of individual mixing points 5 are provided in the mixing chamber, each of which can be used as a micromixer. The construction of such a mixing point 5 is explained in detail in FIG. 1.

In Fig. 1 dargestellt ist eine Wand 6 der Mischkammer 3. Diese Wand 6 ist diejenige, auf die man in der Dar stellung der Fig. 4 blickt, die also dort in der Zwi schenebene angeordnet ist. Etwa senkrecht zu dieser Wand 6 ist ein Vorsprung 7 angeordnet, der die Form eines U hat. Dementsprechend weist der Vorsprung 7 eine Basis 8 auf, die zwei Schenkel 9 miteinander verbindet, von denen einer dargestellt ist. Im Bereich der Basis 8 befindet sich eine Öffnung 10 in der Wand 6, die mit einem zweiten Eingangskanal 11 in Verbindung steht, der Teil einer zweiten Eingangskanalanordnung bildet.A wall 6 of the mixing chamber 3 is shown in FIG. 1. This wall 6 is the one to which one looks in the Dar position of FIG. 4, which is thus arranged there in the inter mediate plane. A projection 7 , which has the shape of a U, is arranged approximately perpendicular to this wall 6 . Accordingly, the projection 7 has a base 8 , which connects two legs 9, one of which is shown. In the area of the base 8 there is an opening 10 in the wall 6 , which is connected to a second input channel 11 , which forms part of a second input channel arrangement.

Die gewählte Darstellung ist aus Gründen der Übersicht lichkeit nicht maßstäblich. In Wirklichkeit ist die Öffnung 10 breiter, d. h. sie füllt den Zwischenraum zwischen den beiden Schenkeln 9 in einem größeren Maße aus. Dafür sind die Schenkel 9 bezogen auf den Abstand a zwischen den Schenkeln länger. Die Länge der Schenkel 9 beträgt üblicherweise ein Mehrfaches des Abstands a zwischen den beiden Schenkeln. Da nur ein halber Vor sprung 7 dargestellt ist, beträgt der Abstand genauer gesagt 2a. Auf jeden Fall verlaufen die Schenkel 9 par allel zueinander und sind als ebene Wände ausgebildet.The selected representation is not to scale for reasons of clarity. In reality, the opening 10 is wider, ie it fills the space between the two legs 9 to a greater extent. For this, the legs 9 are longer in relation to the distance a between the legs. The length of the legs 9 is usually a multiple of the distance a between the two legs. Since only a half before jump 7 is shown, the distance is more precisely 2 a. In any case, the legs 9 run parallel to each other and are designed as flat walls.

Ein erster Pfeil 12 symbolisiert die erste Flüssigkeit bzw. das erste Fluid, das von der ersten Eingangskanal anordnung, im vorliegenden Fall dem Eingang 2, heran fließt. In Strömungsrichtung vor der Öffnung 10 ist die Basis 8 des Vorsprungs 7 angeordnet, so daß das Fluid 12 um den Vorsprung 7 herum fließen muß. Durch die Schenkel 9 des Vorsprungs wird es danach aber wieder so geführt, daß es eine im wesentlichen gerade und lamina re Strömung bildet. Das gleiche passiert auf der ent gegengesetzten Seite, was aber aus Gründen der Über sichtlichkeit nicht dargestellt ist. Im Bereich des Endes 13 des Vorsprungs 7 fließt daher das erste Fluid 12 im wesentlichen parallel zu der Erstreckung der Schenkel 9.A first arrow 12 symbolizes the first liquid or the first fluid that flows from the first input channel arrangement, in the present case the input 2 . The base 8 of the projection 7 is arranged in the direction of flow in front of the opening 10 , so that the fluid 12 must flow around the projection 7 . Through the legs 9 of the projection it is then performed again so that it forms a substantially straight and lamina re flow. The same thing happens on the opposite side, but this is not shown for reasons of clarity. In the region of the end 13 of the projection 7 , the first fluid 12 therefore flows essentially parallel to the extension of the legs 9 .

Durch die Öffnung 10 wird ein zweites Fluid herange führt, das durch einen Pfeil 14 symbolisiert ist. Da die Öffnung 10 sozusagen im Windschatten des Vorsprungs 7, genauer gesagt der Basis 8 liegt, kann sich das zweite Fluid 14 im Innern des U-förmigen Vorsprungs 7 zunächst ausbreiten, bevor es ebenfalls in Richtung des Endes 13 des Vorsprungs 7 zu fließen beginnt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, in der Strömungslinien 15 einge zeichnet sind, um den Fluß des zweiten Fluids 14 darzu stellen. An dieser Stelle ist zu bemerken, daß der Vor sprung 7 auf der der Wand 6 gegenüberliegenden Seite, hier also der Oberseite, üblicherweise von einer Deck wand der Mischkammer 3 abgedeckt ist. Das erste Fluid 12 kann also nur im wesentlichen in einer Ebene außen um den Vorsprung 7 herumfließen.A second fluid is brought through the opening 10 , which is symbolized by an arrow 14 . Since the opening 10 lies, so to speak, in the slipstream of the projection 7 , more precisely the base 8 , the second fluid 14 can first spread out inside the U-shaped projection 7 before it likewise begins to flow in the direction of the end 13 of the projection 7 . This is shown in Fig. 2, in which flow lines 15 are drawn to represent the flow of the second fluid 14 . At this point it should be noted that the jump 7 before on the wall 6 opposite side, here the top, usually from a deck wall of the mixing chamber 3 is covered. The first fluid 12 can therefore only flow around the projection 7 essentially in one plane.

Am Ende 13 des Vorsprungs 7 haben dann das erste und das zweite Fluid 12, 14 die gleiche Strömungsrichtung, d. h. sie strömen in guter Nährung parallel zueinander. Darüber hinaus kann man die Strömungsgeschwindigkeiten so einstellen, daß beide Fluide 12, 14 an dieser Stelle praktisch die gleiche Geschwindigkeit haben. Bei dieser Ausgestaltung legen sich die beiden Strömungen glatt aneinander an. Das zweite Fluid 14 wird also an seinen beiden Längsseiten mit einer Schicht des ersten Fluids 12 versehen. Es entsteht eine relativ große Kontaktflä che, durch die hindurch Diffusion erfolgen kann. Dem entsprechend steht eine große Diffusionsfläche zur Ver fügung, so daß Diffusionsvorgänge relativ rasch ablau fen können. Der Eingangskanal 11 verläuft unterhalb der Wand 6 in einer im wesentlichen parallelen Ebene zum Eingang 2, so daß das erste Fluid 12 und das zweite Fluid 14 weitgehend parallel geführt werden, bis das zweite Fluid 14 die Öffnung 10 erreicht. Die beiden Fluide können vorzugsweise in die gleichen Richtungen geführt werden. Sie können aber auch in ihren Ebenen unterschiedliche Strömungsrichtungen aufweisen. Auf diese Weise können die Druckverluste in beiden Fluiden 12, 14 im wesentlichen gleich gehalten werden.At the end 13 of the projection 7 , the first and second fluids 12 , 14 then have the same flow direction, ie they flow parallel to one another with good nutrition. In addition, the flow rates can be set so that both fluids 12 , 14 have practically the same speed at this point. In this embodiment, the two flows lie against one another smoothly. The second fluid 14 is thus provided with a layer of the first fluid 12 on its two longitudinal sides. A relatively large contact surface is created through which diffusion can take place. Accordingly, there is a large diffusion area available, so that diffusion processes can take place relatively quickly. The inlet channel 11 runs below the wall 6 in a substantially parallel plane to the inlet 2 , so that the first fluid 12 and the second fluid 14 are guided largely in parallel until the second fluid 14 reaches the opening 10 . The two fluids can preferably be guided in the same directions. However, they can also have different flow directions in their planes. In this way, the pressure losses in both fluids 12 , 14 can be kept essentially the same.

Man kann nun mehrere derartige Mischstellen miteinander kombinieren, wie dies beispielsweise in Fig. 3 darge stellt ist. Hier sind zwei Mischstellen 5a, 5b schema tisch dargestellt, wobei jede Mischstelle 5a, 5b einen eigenen Vorsprung 7a, 7b aufweist. Jede Mischstelle 5a, 5b ist mit einer eigenen Zufuhröffnung 10a, 10b verbun den, wobei jede Öffnung 10a, 10b in nicht näher darge stellter Weise einen eigenen Eingangskanal aufweisen kann, so daß über jede Mischstelle 5a, 5b eine andere Flüssigkeit eingemischt werden kann. Das Mischungsprin zip ist aber gegenüber der Darstellung nach den Fig. 1 und 2 unverändert.You can now combine several such mixing points with each other, as is shown for example in Fig. 3 Darge. Here, two mixing points 5 a, 5 b are shown schematically, each mixing point 5 a, 5 b having its own projection 7 a, 7 b. Each mixing point 5 a, 5 b is connected to its own feed opening 10 a, 10 b, wherein each opening 10 a, 10 b can have its own input channel in a manner not shown, so that each mixing point 5 a, 5 b another liquid can be mixed in. The Mischungsprin zip is unchanged from the representation of FIGS. 1 and 2.

Allerdings lassen sich hier verschiedene Variationsmög lichkeiten realisieren. Wenn zwischen den beiden Vor sprüngen 7a, 7b quer zur Strömungsrichtung ein Abstand vorhanden ist, wird eine Schichtung der Flüssigkeiten F1, F2, F3 entstehen, die eine Reihenfolge F1-F2-F1-F3- F1 aufweist, wobei der Index 1 darauf hinweist, daß die Flüssigkeit aus der ersten Eingangskanalanordnung stammt, während die Indices 2 und 3 darauf hinweisen, daß die Flüssigkeiten aus anderen Anschlüssen stammen. Wenn zwischen den beiden Vorsprüngen 7a, 7b kein Ab stand vorgesehen wird, kann die Schichtung auch F1-F2- F3-F1 lauten. Es kommt hierbei darauf an, auf welche Art man eine derartige Schichtung bewirken möchte.However, various possible variations can be realized here. If there is a distance between the two projections 7 a, 7 b transverse to the direction of flow, a stratification of the liquids F1, F2, F3 will occur, which has a sequence F1-F2-F1-F3-F1, with the index 1 on it indicates that the liquid comes from the first input channel arrangement, while indices 2 and 3 indicate that the liquid comes from other connections. If no stand between the two projections 7 a, 7 b is provided, the stratification can also be F1-F2-F3-F1. It depends on the way in which you want to effect such a stratification.

Der Vorsprung 7 kann einstückig mit der Wand 6 ausge bildet sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Grundkörper des Mischers 1 aus Silizium herge stellt wird, der mit Mikroherstellungstechniken bear beitet wird. Beispielsweise können alle überflüssigen Teile herausgeätzt werden, so daß lediglich der Vor sprung 7 stehen bleibt. Die Abdeckung der Mischkammer 3 kann dann beispielsweise durch eine Glasscheibe erfol gen. Die Kanäle 11 können in einem Unterteil gefertigt werden, das auf die Wand 6 aufgeklebt wird.The projection 7 can be formed in one piece with the wall 6 . This can take place, for example, in that the base body of the mixer 1 is made of silicon, which is processed using microfabrication techniques. For example, all unnecessary parts can be etched out, so that only the jump 7 remains before. The covering of the mixing chamber 3 can then be carried out, for example, through a glass pane. The channels 11 can be manufactured in a lower part which is glued to the wall 6 .

Bei der Herstellung aus <100< Silizium können aus tech nischen Gründen die Wände des Vorsprunges 7 eine be stimmte Dicke nicht unterschreiten. Auch ist es in vie len Fällen nicht möglich, eine vollständig senkrechte Ausrichtung des Vorsprungs 7 zur Wand 6 zu gewährlei sten. Darüber hinaus können Flüssigkeiten Partikel er halten, die große Probleme verursachen können, wenn die Öffnung 10 oder der Zwischenraum zwischen den Schenkeln 9 verstopft wird. Man ist daher bestrebt, die Abstände so groß zu wählen, daß Verstopfungen nicht auftreten können und auch die herstellungsbedingten Ungenauigkei ten nicht so stark ins Gewicht fallen. Dies hat aller dings zur Folge, daß Schichtdicken beim Mischen entste hen, die ohne zusätzliche Maßnahmen eine beträchtliche Größe annehmen können. Da die Mischzeit bei der Diffu sion grob gesagt mit dem Quadrat der Schichtdicken an steigt, führt dies dann zu relativ langen Mischzeiten und entsprechend langen Mischstrecken.In the manufacture of <100 <silicon, the walls of the projection 7 cannot be less than a certain thickness for technical reasons. It is also not possible in vie len cases to ensure a completely vertical alignment of the projection 7 to the wall 6 . In addition, liquids can hold particles, which can cause great problems if the opening 10 or the space between the legs 9 is blocked. It is therefore endeavored to choose the distances so large that blockages cannot occur and the manufacturing-related inaccuracies are not so important. However, this has the consequence that layer thicknesses arise during mixing, which can assume a considerable size without additional measures. Since, roughly speaking, the mixing time for the diffusion increases with the square of the layer thicknesses, this then leads to relatively long mixing times and correspondingly long mixing distances.

Um dies zu vermeiden, kann man, wie dies in Fig. 4 dar gestellt ist, die Mischkammer 3 in Querrichtung ver breitern. Dort kann man die einzelnen Schichten der Flüssigkeiten oder Fluide mit der notwendigen Dicke herstellen. Wenn dann die Strömung durch den verklei nerten Ausgang 4 strömt, werden diese Schichtdicken zusammengepreßt. Gleichzeitig wird die Strömungsge schwindigkeit erhöht. Dies ist aber unkritisch. Man erhält auf diese Weise relativ dünne Schichtdicken der einzelnen Fluide, so daß die Mischungszeiten relativ kurz werden.To avoid this, you can, as is shown in Fig. 4, the mixing chamber 3 widen ver in the transverse direction. There you can produce the individual layers of liquids or fluids with the necessary thickness. Then when the flow flows through the reduced output 4 , these layer thicknesses are pressed together. At the same time, the flow rate is increased. But this is not critical. In this way, relatively thin layer thicknesses of the individual fluids are obtained, so that the mixing times become relatively short.

Andererseits hat diese Lösung den Nachteil, daß man auf diese Weise das Volumen der Mischkammer 3 vergrößert, was zu einem entsprechend vergrößerten Totvolumen führt.On the other hand, this solution has the disadvantage that the volume of the mixing chamber 3 is increased in this way, which leads to a correspondingly increased dead volume.

In Fig. 4 wurde daher zusätzlich eine Möglichkeit ge wählt, bei der verschiedene Mischstellen 5 in Reihen im wesentlichen quer zur Hauptrichtung zwischen dem Ein gang 2 und dem Ausgang 4 angeordnet sind, wobei die einzelnen Mischstellen 5 in Querrichtung zueinander versetzt sind. Sie stehen sozusagen auf Lücke, so daß durch das mehrfache Mischen relativ viele Schichten entstehen, die aneinander anliegen und diese Schichten dann auch relativ dünn sind. Zu beachten ist hierbei, daß der Abstand zwischen einem Mischpunkt 16, der einer Seitenwand 17 der Mischkammer 3 am dichtesten benach bart ist, und dieser Seitenwand 17 kleiner ist als der Abstand zwischen benachbarten Vorsprüngen. Auf diese Weise kann man dafür sorgen, daß die äußersten Schich ten, d. h. die Flüssigkeitsschichten, die der Wand 17 der Mischkammer 3 benachbart sind, etwa halb so dick werden wie die Schichten, die sich im Innern der Misch kammer 3 befinden. Auf diese Weise werden die Diffu sionslängen für alle Flüssigkeitsbereiche in der Misch kammer 3 im wesentlichen gleich. In Fig. 4, therefore, an additional option was selected ge, in which different mixing points 5 are arranged in rows substantially transversely to the main direction between the input 2 and the output 4 , the individual mixing points 5 being offset in the transverse direction to one another. They stand, so to speak, on a gap, so that the multiple mixing results in a relatively large number of layers which abut one another and these layers are then also relatively thin. It should be noted here that the distance between a mixing point 16 , which is closest to a side wall 17 of the mixing chamber 3 , and this side wall 17 is smaller than the distance between adjacent projections. In this way, you can ensure that the outermost layers th, ie the liquid layers that are adjacent to the wall 17 of the mixing chamber 3 , become about half as thick as the layers that are inside the mixing chamber 3 . In this way, the diffusion lengths for all liquid areas in the mixing chamber 3 are substantially the same.

Die Ausbildung nach Fig. 4 hat eine Reihe von Vortei len: Die Abstände zwischen den Schenkeln 9 der Vor sprünge 7 können vergrößert werden, was die Gefahr ei ner Verstopfung des Mischers 1 durch Partikel verrin gert. Durch eine Einstellung des Abstandes zwischen den Vorsprüngen bzw. den Öffnungen 10 in den Vorsprüngen kann das Geschwindigkeitsprofil des Fluids aus dem Ein gang 2 eingestellt werden, so daß alle Schichten, die sich in der Mischkammer 3 bilden, etwa die gleiche Dicke erzielen. Die Schichtdicke an den Kanten kann im Verhältnis zu den übrigen Schichtdicken halbiert wer den, so daß die Diffusionszeiten hier die gleichen wie in den übrigen Bereichen der Mischkammer 3 sind. Der Kanal 11, der zu den Öffnungen 10 führt, kann parallel zum Eintrittskanal 2 des Mischers 1 geführt werden, so daß der Druckverlust für beide Flüssigkeiten der glei che sein wird. Das System ist auch bei wechselnden Um gebungsbedingungen relativ stabil. . The embodiment according to Figure 4 has a number of len ADVANTAGES: The distances between the legs 9 Before the cracks 7 which from the danger of clogging of the mixer 1 by Gert verrin particles can be increased. By adjusting the distance between the projections or the openings 10 in the projections, the speed profile of the fluid from the input 2 can be adjusted so that all layers that form in the mixing chamber 3 achieve approximately the same thickness. The layer thickness at the edges can be halved in relation to the other layer thicknesses, so that the diffusion times here are the same as in the other areas of the mixing chamber 3 . The channel 11 , which leads to the openings 10 , can be guided parallel to the inlet channel 2 of the mixer 1 , so that the pressure loss for both liquids will be the same. The system is relatively stable even under changing environmental conditions.

Zwar verlaufen hier nicht alle Mischungen parallel, sondern zeitlich und räumlich geringfügig versetzt. Auch erreichen die einzelnen Schichtdicken erst ihre endgültige Größe, wenn die zusammengesetzte Flüssigkeit durch den Ausgang 4 strömt. Dies läßt sich aber problemlos in Kauf nehmen, weil man mit der dargestell ten Ausführungsform, bei der fünf Reihen mit jeweils vier Mischstellen 5 ausgebildet sind, zwanzig Mischun gen erreicht, so daß man eine entsprechend große Anzahl von Schichten mit einer entsprechend kleinen Dicke er zielt.It is true that not all mixtures run in parallel here, but are slightly offset in time and space. The individual layer thicknesses also only reach their final size when the composite liquid flows through the outlet 4 . But this can easily be accepted, because with the embodiment shown in the five rows, each with four mixing points 5 , twenty mixtures are achieved, so that a correspondingly large number of layers with a correspondingly small thickness are aimed at .

Eine alternative Ausgestaltung hierzu ist in Fig. 5 dargestellt. Auch hier sind eine Reihe von Vorsprüngen 7 in einer Mischkammer 3 vorgesehen. Diese Vorsprünge 7 sind jedoch dichter benachbart und bilden zwischen sich Strömungspfade 18 aus, die zu der Hauptrichtung zwi schen dem Eingang 2 und dem Ausgang 4 um einen bestimm ten Winkel geneigt sind, der größer als 0° aber kleiner als 90° ist. Der Effekt ist in Fig. 6 ersichtlich. Durch das Umlenken der Strömung sowohl vor als auch nach den einzelnen Mischstellen bekommt man unmittelbar nach dem Zusammentreffen der beiden Fluide relativ dün ne Schichten, so daß die Mischung durch Diffusion rela tiv schnell erfolgt. Auch hier ist ersichtlich, daß der Strömungspfad 19 zwischen dem äußersten Mischpunkt 16 und der Seitenwand des Gehäuses nur etwa die halbe Breite hat wie die Strömungspfade 18 zwischen benach barten Mischelementen. Der Ausgang 4 hat auch hier wie der eine etwas geringere Breite, so daß hier eine wei tere Kompression des Flüssigkeitsstromes erfolgt. Dies muß jedoch nicht sein, weil bereits durch das Abknicken oder Abwinkeln der Flüssigkeitsströmung eine Verringe rung der Dicke der einzelnen Schichten erzielt werden kann.An alternative embodiment of this is shown in FIG. 5. Here, too, a number of projections 7 are provided in a mixing chamber 3 . However, these projections 7 are more closely adjacent and form flow paths 18 between them which are inclined to the main direction between the inlet 2 and the outlet 4 by a certain angle, which is greater than 0 ° but less than 90 °. The effect can be seen in FIG. 6. By redirecting the flow both before and after the individual mixing points you get relatively thin layers immediately after the meeting of the two fluids, so that the mixing takes place relatively quickly by diffusion. It can also be seen here that the flow path 19 between the outermost mixing point 16 and the side wall of the housing has only approximately half the width as the flow paths 18 between adjacent mixing elements. The output 4 also has a somewhat smaller width here, so that here a further compression of the liquid flow takes place. However, this does not have to be because a reduction in the thickness of the individual layers can already be achieved by kinking or angling the liquid flow.

Diese Ausbildung hat die Vorteile, daß das Totvolumen des Mischers klein ist verglichen mit anderen Mischern. Es ist allerdings immer noch nicht vernachlässigbar. Die endgültige Schichtdicke kann bereits unmittelbar bei der Zusammenführung erreicht werden, was dazu bei trägt, die Mischzeit bzw. die Reaktionszeit zu reduzie ren. Auch hier kann man durch eine Verringerung der Schichtdicke am Rand die Diffusionszeiten für die Rand bereiche gleich groß halten wie für das restliche Sy stem.This training has the advantages that the dead volume the mixer is small compared to other mixers. However, it is still not negligible. The final layer thickness can be immediate can be achieved in the merge, what to do contributes to reduce the mixing time or the reaction time Here, too, you can by reducing the Layer thickness at the edge the diffusion times for the edge keep areas the same size as for the rest of the Sy stem.

Selbstverständlich kann auch hier die Zufuhr der zwei ten Flüssigkeit parallel zu der Zufuhr der ersten Flüs sigkeit im Eingang 2 erfolgen und zwar unterhalb des Bodens 6. Dies ist allerdings aus Gründen der Über sichtlichkeit hier nicht dargestellt. Of course, the supply of the two-th liquid can also take place parallel to the supply of the first liquid in the inlet 2 , namely below the bottom 6 . However, this is not shown here for reasons of clarity.

Derartige Mischer werden auch als statische Mischer bezeichnet, weil sie keine bewegten Teile enthalten. Durch die Einführung der Vorsprünge 7 in die Mischkam mer 3 kann man ein Fluid bzw. eine Flüssigkeit mit ei nem oder mehreren Fluiden bzw. Flüssigkeiten zusammen führen. Hierbei werden die einzelnen Fluide oder Flüs sigkeiten mit dünnen Schichten aneinander angelegt, wobei eine große Diffusionsfläche und eine kleine Dif fusionslänge entsteht. Diffusionsvorgänge können dann relativ rasch ablaufen und auch rasch abgeschlossen werden.Such mixers are also called static mixers because they contain no moving parts. By introducing the projections 7 into the mixing chamber 3 , a fluid or a liquid can be combined with one or more fluids or liquids. Here, the individual fluids or liquids are applied to each other with thin layers, creating a large diffusion area and a small diffusion length. Diffusion processes can then proceed relatively quickly and can also be completed quickly.

Durch die Optimierung der Vorsprünge 7 kann man eine Verstopfung durch Partikelverschmutzung weitgehend ver meiden und ein kleines Totvolumen bilden. Bei der Aus gestaltung nach den Fig. 5 und 6 kann man eine symme trische Mischung erreichen.By optimizing the projections 7 one can largely avoid clogging due to particle contamination and form a small dead volume. In the design from FIGS . 5 and 6 you can achieve a symmetrical mixture.

Die Herstellung der Strukturen erfolgt mit bekannten Technologien, beispielsweise durch die Anwendung eines Maskenfilms mit zwei Stufen bei einer anisotropischen Ätzung im Plasma. Wenn man anstelle von <100< Silizium ein <110< Silizium verwendet, können relativ genau senkrechte Wände erzielt werden, wodurch das System kompakter wird und mit einer präziseren Optimierung gestaltet werden kann. Allerdings ist die Verwendung von <100< Silizium-Platten ausreichend, in denen eine Membrane einen Kanal an der unteren Seite, beispiels weise mit KOH geätzt, von einem Kanal an der oberen Seite, in Plasma geätzt, trennt. Die Öffnung 10 kann dann durch ein Loch in der Membrane gebildet werden. Man kann den Mikromischer aber auch auf andere Weise herstellen, beispielsweise durch Kunststoffgießen oder Fräsen in ein massives Teil. The structures are produced using known technologies, for example by using a mask film with two stages for anisotropic etching in the plasma. If <110 <silicon is used instead of <100 <silicon, vertical walls can be achieved relatively precisely, which makes the system more compact and can be designed with more precise optimization. However, the use of <100 <silicon plates is sufficient, in which a membrane separates a channel on the lower side, for example etched with KOH, from a channel on the upper side, etched in plasma. The opening 10 can then be formed by a hole in the membrane. However, the micromixer can also be produced in another way, for example by casting plastic or milling it into a solid part.

Dargestellt ist, daß die erste Flüssigkeit bzw. das erste Fluid 12 über einen einzelnen Eingang 2 zugeführt wird. Anstelle dieses einzelnen Eingangs 2 kann man aber auch eine Eingangskanalanordnung mit einer größe ren Anzahl von Einzelkanälen verwenden. Das gleiche gilt für die zweite Eingangskanalanordnung.It is shown that the first liquid or the first fluid 12 is supplied via a single inlet 2 . Instead of this single input 2 , one can also use an input channel arrangement with a larger number of individual channels. The same applies to the second input channel arrangement.

Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vieler lei Hinsicht abgewichen werden, ohne den prinzipiellen Gedanken der Erfindung zu verlassen. So kann beispiels weise ein V-förmiger Vorsprung anstelle des U-förmigen Vorsprungs verwendet werden. Gegebenenfalls können sich an die Schenkel des V noch parallele Wände anschließen, so daß man ein U mit einer V-förmigen Basis erhält.Many of the illustrated embodiments can lei be deviated without the principal Leaving thoughts of the invention. For example as a V-shaped projection instead of the U-shaped Projection can be used. If necessary, you can connect parallel walls to the legs of the V, so that you get a U with a V-shaped base.

Die Öffnung des U muß nicht unbedingt in Strömungsrich tung weisen. Sie kann auch entgegen der Strömungsrich tung gerichtet sein, wenn sich die Schenkel entgegen der Strömungsrichtung über die Öffnung hinaus erstrecken. Durch eine entsprechende Strömungssteuerung der Fluide kann man auch bei einer derartigen Ausgestaltung ein Laminieren der Fluide aneinander erreichen. Das gleiche gilt auch dann, wenn anstelle des U-förmigen Vorsprungs ein V-förmiger Vorsprung verwendet wird. In letzterem Fall kann man sogar eine Flanke des Vor sprungs verwenden, um eine Verengung des Ausgangs der Mischkammer zu erzeugen.The opening of the U does not necessarily have to be in the flow direction direction. It can also run counter to the flow direction tion should be directed when the thighs face each other the flow direction beyond the opening. By appropriate flow control of the Fluids can also be used in such a configuration achieve a lamination of the fluids to one another. The the same also applies if instead of the U-shaped A V-shaped projection is used. In in the latter case you can even get a flank of the front use jump to narrow the output of the To produce mixing chamber.

Auch ist denkbar, daß die Mischkammer einen gebogenen oder gekrümmten Verlauf hat, so daß ein entsprechend gebogener oder gekrümmter Strömungspfad für das erste Fluid erzeugt wird. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, daß der Vorsprung entsprechend bogenförmige Schenkel aufweist, die das zweite Fluid parallel zum ersten Fluid führen. It is also conceivable that the mixing chamber has a curved one or curved course, so that a corresponding curved or curved flow path for the first Fluid is generated. In this case it can be useful be that the projection correspondingly arcuate Legs that the second fluid parallel to first fluid.

Schließlich kommt man in einigen Fällen auch mit einer Vorsprungsanordnung aus, die eine einfache Wand in Strömungsrichtung vor der Öffnung und eine dazu im we sentlichen parallel oder anders ausgerichtete Wand in Strömungsrichtung hinter der Öffnung aufweist. In die sem Fall kann sich das Fluid aus der Öffnung zunächst einmal in der Mischkammer ausbreiten, bevor es mit dem Fluid aus der ersten Eingangskanalanordnung in Kontakt kommt.After all, in some cases you also come with one Projection arrangement made of a simple wall in Flow direction in front of the opening and one in the we Substantially parallel or differently oriented wall in Has flow direction behind the opening. In the In this case, the fluid can get out of the opening first Spread out once in the mixing chamber before using the Fluid from the first input channel assembly in contact is coming.

Schließlich ist es nicht unbedingt erforderlich, daß sich der Vorsprung bis zu der der Wand gegenüberliegen den Decke der Mischkammer erstreckt. In diesem Fall wird das Fluid aus der zweiten Eingangskanalanordnung von drei Seiten mit dem Fluid aus der ersten Eingangs kanalanordnung abgedeckt. Wenn in Strömungsrichtung dahinter noch eine Öffnung ohne Vorsprung angeordnet wird, kann man hierdurch das Fluid aus der zweiten Ein gangskanalanordnung mit dem Fluid aus der ersten Ein gangskanalanordnung einschließen oder einpacken.Finally, it is not essential that the projection is opposite to that of the wall extends the ceiling of the mixing chamber. In this case the fluid from the second input channel arrangement from three sides with the fluid from the first entrance channel arrangement covered. If in the direction of flow an opening without a projection is arranged behind it is, you can thereby the fluid from the second one gangway arrangement with the fluid from the first input Include or wrap the duct assembly.

Claims

1. Micromixer for mixing two fluids with a mixing chamber, which is connected to a first input channel arrangement for supplying the first fluid and with a second input channel arrangement for supplying the second fluid, characterized in that the mixing chamber has a wall ( 6 ) , along which the first fluid flows in operation after being fed into the mixing chamber, that the second channel arrangement opens out via at least one opening in the wall ( 6 ), that a projection on the wall ( 6 ) projects into the mixing chamber in the region of the opening, and that the first fluid flows around the outside of the projection ( 7 ) and forms an interface with the second fluid, through which mixing takes place by diffusion.

2. Micromixer according to claim 1, characterized in that the projection ( 7 ) is substantially perpendicular to the wall ( 6 ).

3. Micromixer according to claim 1 or 2, characterized in that the projection ( 7 ) to one of the wall ( 6 ) opposite top wall he stretches.

4. Micromixer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the projection ( 7 ) is arranged at least with part of its extent in an area in the direction of flow in front of the opening ( 10 ).

5. Micromixer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the projection ( 7 ) is U-shaped with two legs ( 9 ), the opening ( 10 ) in the region of a connection ( 8 ) of the two legs ( 9 ) is arranged.

6. Micromixer according to claim 5, characterized in that the legs ( 9 ) have a length which is a multiple of the distance ( 2 a) between the legs ( 9 ) or the height of the projection.

7. Micromixer according to claim 5 or 6, characterized in that the legs ( 9 ) are flat, in particular special flat, are formed and parallel to each other.

8. Micromixer according to one of claims 1 to 4, there characterized in that the projection is V-shaped is trained.

9. Micromixer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mixing chamber ( 3 ) has an outlet ( 4 ), the width of which is reduced in a direction parallel to the wall ( 6 ).

10. Micromixer according to one of claims 1 to 9, characterized in that a ratio of the Ge speeds of a flow through the opening ( 10 ) and a flow from the first input channel arrangement ( 2 ) is adjustable.

11. Micromixer according to one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of openings ( 10 ) are provided in the wall and each opening ( 10 ) has its own projection ( 7 ).

12. Micromixer according to claim 11, characterized in that the openings ( 10 ) are arranged in rows and are transverse to the flow direction against each other ver.

13. Micromixer according to claim 11 or 12, characterized in that the second input channel arrangement ( 11 ) has a plurality of connections which can be charged with various fluids, each opening ( 10 a, 10 b) being connected to a single connection.

14. Micromixer according to one of claims 11 to 13, characterized in that between adjacent projections ( 7 ) and between projections ( 7 ) and a side wall ( 17 ) of the mixing chamber ( 3 ) flow paths ( 18 , 19 ) are formed under a predetermined angle to a connection between the first input channel arrangement ( 2 ) and the output ( 4 ) are aligned.

15. Micromixer according to one of claims 11 to 14, characterized in that the side wall ( 17 ) of the mixing chamber ( 3 ) the closest adjacent projections ( 16 ) to this side wall ( 17 ) have a smaller distance than to adjacent projections .

16. Micromixer according to one of claims 1 to 15, characterized in that the second input channel arrangement ( 11 ) up to the opening ( 10 ) is aligned substantially parallel to the first input channel arrangement ( 2 ).